浅谈缆索吊施工控制要点

卞佳 胡逢辉 胡火全

摘 要：本文以张家界澧水特大桥为背景，结合自己在施工在的一些体会，简单的对缆索吊在施工全周期中需要控制的要点进行了总结，为以后的类似项目积累经验。

关键词：缆索吊；简介；安装；拆除；控制要点

概述：张家界澧水特大桥位于湖南西部，横跨在张家界和花垣县的一个大峡谷上。该处地势险要，峡谷距离桥面高达400m，峡谷里只有少量的流水。澧水特大桥主跨为856m的悬索桥，主梁为钢桁架梁，单片加劲梁最大重为117吨。结合两岸地形，考虑猫道影响及塔顶宽度限制，两岸锚碇处设置地锚吊带锚固承重绳，在主塔塔顶位置设置缆索吊机塔架。缆索吊机主跨856m，张家界边跨233m，花垣岸边跨226m。塔架采用型钢拼装。本文结合在施工在累积的一些经验，对缆索吊做一个简单的总结，以供大家参考。

图1 缆索吊总体布置图

一、缆索吊机简介

（一）绳索系统。（1）承重绳设两组，每组由8φ56（6×

36WS+IWR）钢丝绳组成，空缆矢跨比1/15（未上跑车），空缆垂度57m，承重绳最低点距跨中梁段顶37.2m；重载矢跨比1/12，重载垂度71.3m，承重绳最低点距跨中梁段顶23m。左右幅对称于桥轴布置，间距34.35m，处于猫道外侧。（2）起吊系统：φ36钢丝绳在上、下挂架间绕8线后，钢丝绳的一端经过张家界索塔塔架上索鞍导向轮进入张家界岸锚碇上的20吨起重卷扬机，另一端固定于花垣岸地锚，共设置独立起吊系统两套。（3）牵引系统：利用18吨卷扬机和φ36钢丝绳作为牵引系统。张家界岸牵引卷扬机布置在放索区，花垣岸牵引卷扬机布置在锚碇地锚吊带附近，钢丝绳从卷扬机出来经过塔架上索鞍，绕过跑马滑车牵引转向轮导向固定于锚碇锚固装置。共设置四套牵引系。（4）梁段进行牵引、起吊速度：V牵引=8m/min；V起吊

=2m/min。

（二）缆索吊机塔架。塔架采取塔上矮塔的方案，为独立的空间体系，每个塔架采用4根HW400×400的型钢作为立柱，横杆采用HW400×400的型钢，斜撑为28的槽钢组成的空间格构体系，支撑在主塔塔顶和侧面上，塔架总高为12m（含索鞍）。塔架与塔顶门架连接，以增加塔架整体的稳定性。

（三）缆索吊地锚。两岸地锚吊带直接埋进锚体砼中，预埋时确保每根吊带的销孔位置一致。为增加地锚吊带处砼的抗裂性，在吊带预埋在砼中的四周布置防裂钢筋网；为确保吊带位置砼完整性，C30砼一次浇筑完成，浇筑过程须控制好砼坍落度，避免出现离析；浇筑完成后覆盖养生，避免出现温度裂缝。

（四）缆索吊的主要材料。（1）缆索吊承重绳采用极限强度

1870MPa（6×36WS+IWR）的高强度钢丝绳，钢丝绳直径为φ56，使用前进行消除非弹性变形的预张拉；（2）缆索吊的起吊绳采用φ36的镀锌钢丝绳（6×36WS+IWR），极限强度

1870MPa；（3）缆索吊的牵引绳采用φ36的镀锌钢丝绳（6×

36WS+IWR），极限强度为1870MPa；（4）塔顶处塔架立柱、横杆采用HW400×400型钢，斜撑为28槽钢，材质均为Q235钢；

图2 地锚一般构造图

二、缆索吊安装

（一）卷扬机安装。张家界岸布置4台卷扬机，左右各两台，一台20吨卷扬机做为起重卷扬机，一台18吨卷扬机做为牵引卷扬机。花垣岸布置2台18吨牵引卷扬机，左右幅各一台。卷扬机都安装在两岸的锚碇锚块上，卷扬机的精确位置通过测量放样来确定。测量放样确定好位置以后，画出每台卷扬机的轮廓，在卷扬机的轮廓线上每隔20cm左右打一个1m深的孔，孔的直径是45mm。使用φ32的精轧螺纹钢和配套螺母固定卷扬机，孔内剩余空隙灌注环氧砂浆。牵引卷扬机前面还设置一个压轮，压轮的中心线和卷扬机出绳口在一条直线上，这样设计理由是在卷扬机工作的时候保护钢丝绳，避免与压轮的侧面摩擦。卷扬机的储绳筒安装在卷扬机的正后方，以便收绳和放绳。

（二）地锚转向轮的安装。张家界岸每个地锚设置5个转向轮，花垣岸岸每个地锚设置4个转向轮，为使各个转向轮销孔均匀受力，各个转向轮高度必须保持一致。通过双支2I56工钢分配梁转换锚固到四根预埋吊带上。吊带在锚碇浇筑混凝土的时进行预埋，预埋件周围的混凝土务必振捣密实，及时养护，以防止出现裂缝。此处是后期吊梁施工的主要受力点，施工过程中务必定期观察周边混凝土情况。转向轮和预埋吊带是通过销子连接，连接好以后将转向轮用槽钢支撑起来，其角度和吊带的角度一样，方便以后缆索吊承重绳的安装。

（三）塔架的拼装及索鞍的安装 。每个塔架采用4根HW

400×400型钢作为立柱，塔架高12m（含索鞍），立柱顺桥向间距为4.3m，横桥向间距为1.5m，布置在塔顶门架外侧，通过塔吊吊装安装到位。

先对塔顶预埋钢板表面进行清理，清除表面的杂物和粉尘，进行塔架斜支腿安装，先安装4排双支I56工钢承重梁及HW400×400斜支腿，再铺设2排双支HN450×200型钢分配梁，施工时注意各焊缝尺寸和施焊顺序满足《钢结构设计规范》和图纸要求。

塔架顶部设置三道横向工钢承重梁（3 I56a+4 I56a+3 I56a），承重梁间距为2.15m；承重梁顶面桥纵向铺9根I56工钢分配梁，分配梁间距0.2m，作为索鞍的支撑平台。

塔架的立柱的劲板比较稀疏，同过计算得出受力比较大的地方进行补焊劲板。劲板焊接好以后把焊缝打磨好，连同劲板一块喷漆。塔架的前后方向用槽钢与门架连接加固。索鞍安装好以后，在索鞍的前后方向也用槽钢焊接加固，索鞍底座焊接在塔架顶的钢箱上，除了底座的平焊缝外，还需要焊接劲板，以抵抗承重绳在塔顶产生的水平推力。

（四）承重绳架设。缆索吊承重绳在猫道门架拆除后，利用主缆架设阶段的牵引系统施工。将承重绳索盘置于张家界岸放索架上，利用吊车拉出绳头并与拽拉器相连，牵拉至张家界岸索塔，松开拽拉器与绳头的连接，利用塔顶卷扬机及塔吊配合将绳头翻过张家界岸索塔。将绳头与拽拉器重新相连，将绳头牵拉至花垣岸索塔处，利用同样的方法将绳头翻过花垣岸索塔，再利用拽拉器将绳头牵拉至花垣岸地锚处。为了保证牵引过程的顺利进行，在塔顶门架上承重绳牵拉位置需布设滚筒。其余承重绳的架设工序与之相同。

承重绳的牵拉按由外向内的顺序进行。承重绳在架设的过程中，考虑到两岸的场地情况，把多余的绳头都放在了张家界岸锚碇处。

（五）承重绳垂度调整。所有承重绳的牵拉架设及入鞍方法相同。承重绳架设好以后的线性是不符合要求的，其垂度需要调整。采取架设一根调整一根的方法，承重绳垂度调整的施工步骤如下：（1）第一根承重绳在花垣岸穿过地锚转向轮用绳卡卡死，绳卡数量不少于7个。（2）张家界岸利用10吨卷扬机配置φ21.5钢丝绳导10线与第一根承重绳相连，连接方式为φ36钢丝绳双线与承重绳卡紧，绳卡数量不少于14个。（3）缓慢启动10吨卷扬机对承重绳垂度进行调整。（4）垂度调整到位后，将第一根承重绳穿过张家界岸地锚转向轮位置钢绳反卡锚固，此时绳卡数量不少于7个。（5）松开10吨卷扬机钢丝绳与承重绳连接的绳卡。（6）架设第二根承重绳，并将第二根穿过花垣岸地锚转向轮用绳卡卡死。（7）在张家界岸利用10吨卷扬机按照⑵、⑶对承重绳垂度进行调整。（8）垂度调整到位后，在张家界岸利用绳卡将第二根和第一根承重绳进行连接，松开10吨卷扬机钢丝绳与承重绳的连接以及第一根的反卡锚固。（9）架设第三根，将第三根承重绳穿过花垣岸地锚转向轮用绳卡卡死。（10）在张家界岸利用18吨卷扬机按照⑵、⑶对承重绳垂度进行调整。（11）垂度调整到位后，在张家界岸利用绳卡将第三根和第二根承重绳进行连接，松开18吨卷扬机钢丝绳与承重绳的连接以及第二根的反卡锚固。（12）按照前续方法交替更换锚固岸，调整剩余的承重绳。

（六）跑马的安装和牵引绳、起重绳的架设。承重绳架设完毕后，在张家界岸索塔塔顶门架工作平台上拼装跑马滑车，利用塔吊把跑马滑车分片安装在承重绳上，再用组合轴将8排跑马联成整体，组装完成后安装上挂梁、上挂架。8排跑马是用一根通长的组合轴连接起来的，每片跑马都是用卡板固定在组合轴上的，所以卡板上的螺栓一定要拧紧。组合轴是空心轴，用一根φ20的拉杆穿过组合轴，两个端头用钢板加螺母带紧，以防止跑马片脱落。

利用架设主缆的牵引系统把张家界岸锚碇处20吨卷扬机的φ36牵引绳拉至塔顶，然后通过索鞍上的起重轮，穿过索鞍后再穿过上挂架、下挂架，由牵引系统牵至花垣岸塔顶。在花垣岸塔顶也是穿过缆索鞍上两个起重轮，然后将牵引绳绳头直接牵拉到花垣岸锚碇的锚固点锚固即可。牵引绳过塔的工序和承重绳过塔的工序基本一致。

跑马系统和牵引系统安装完成以后，把原来的主缆架设的牵引系统拆除。锚碇处18吨卷扬机重新盘上2500mφ36钢丝绳做为牵引绳，把塔顶的10吨卷扬机的φ21.5的钢丝绳通过猫道放至锚碇，两根钢丝绳的绳头连接起来，起吊塔顶卷扬机把φ36钢丝绳的拉到塔顶。用塔吊把钢丝绳的绳头提起来穿过缆索鞍上的牵引轮，然后再穿过跑车牵引装置导轮。穿过导轮以后把绳头再与锚碇处5吨卷扬机的φ21.5钢丝绳的绳头连接起来，启动5吨卷扬机把φ36钢丝绳拉至锚碇的锚固点锚固，自此牵引系统架设完成。

跑马的下挂架还要与一个三角吊架连接，缆索吊机吊装钢桁梁就是通过这个三角吊架与钢桁梁连接的。三角吊架与下挂架的是通过销轴连接。

这些工作完全完成以后，整个缆索吊机系统形成。缆索吊机全部拼装完成后，组织进行全面的检查验收，重点检查各部构件连接，钢丝绳的连接是否紧固可靠，跑车、滑轮组和动力设备是否操作灵活有效，并进行整机试运转，确认整机机构稳妥后方可实施吊装作业。

（七）缆索吊机试吊实验。（1）空载试验。空载试验目的主要是检验设备安装情况以及各项性能情况是否能满足图纸要求、安装是否正确，具体如下：（a）重点检查各部构件连接，钢丝绳的连接是否紧固可靠，跑车、滑轮组和动力设备是否操作灵活有效。（b）分别开动牵引卷扬机和起吊卷扬机，运行跑马系统检查各部件的可靠性，起吊系统有无出现卡绳、提升速度是否同步及各配套的机具设备是否运行良好等。（c）用全站仪观测承重绳在空载情况下的跨中位置处变形情况，当启动牵引卷扬机空载到跨中时候，也要用全站仪观察跨中位置处的承重绳的情况。（d）开动起吊卷扬机全程上下一次，要求二套起吊系统基本同步、动作速度一致。（e）开动牵引机全程行走一次，要求2套跑马系统同步动作速度一致。（f）无论是启动牵引卷扬机还是起重卷扬机，塔架上必须安排技术人员观察塔架上的情况。

（2）荷载试验。经过计算，缆索吊机的试吊重量为84吨（1/2加劲梁重量、临时吊耳重、吊架重、配重之和的110%；117÷

2+0.5+5+12），我们利用整捆的半成品钢筋做为缆索吊单边试吊荷载。试吊之前先把试吊要用荷钢筋准备好，试吊时用钢丝绳把钢筋捆好，检查好以后通知指挥人员准备起吊。首先启动起重卷扬机，待试吊荷载离开地面大约50cm左右，启动牵引卷扬机让跑马向塔顶方向行走至第四个索夹位置，然后退回原来的位置，静止半个小时，检查缆索系统。（a）检查启动卷扬机的刹车及受力情况，把卷扬机启动后马上停止，看刹车是否能够及时刹住；卷扬机在运行过程中看锚固卷扬机的拉杆周围的混凝土是否有裂缝等。（b）锚碇出的吊带四周混凝土是否有裂缝，吊带本身是否变形、焊缝是否有裂缝，承重的销子是否有变形等。（c）起重绳锚固点四周的混凝土是否有裂缝，锚固装置本身是否有变形及焊缝是否有裂缝，起重绳锚固处的卡子是否牢固，标记点与卡子之间是否有相对滑移的情况等。（d）承重绳锚固的卡子与标记点是否有滑移，卡子有没有松动的情况。（e）观察起重绳在边跨猫道上的情况。（f）塔架的受力情况，塔架的杆件是否有变形，焊缝是否有裂缝；缆索鞍上的轮子及受力点的情况、轮子的运转情况。起吊之前在承重绳的鞍槽附近用红喷漆做一个记号，待把试吊荷载吊起以后测量标记向中跨的位移。（g）在起吊之前在塔架受力大的地方焊接应变片，起吊以后用仪器测试应力，看杆件受力是否正常。（h）在试吊的过程中要经常去主塔侧面的大斜支腿处观察，因为这里是受力的支撑点，观察预埋钢板是否变形，四周混凝土是否有新的裂缝等。（i）用全站仪观测塔架的沉降及塔身的偏位情况。

如果检查后整个系统都没有问题，通知指挥人员指挥卷扬机继续试吊。50%及100%重量的试吊过程是让缆索吊机行走至花垣岸的预定位置，70%重量的试吊是让缆索吊行走至跨中位置，110%重量的试吊是让缆索吊机起动到一定高度，启动牵引卷扬机让跑马行走至第四个索夹位置后游回到原位。缆索吊机试吊左右幅都要试吊，两幅分开试吊，但是试吊每一个重量的步骤及检查程序都是一样的。试吊的整个过程测量人员用全站仪全程观测，记录数据与理论数据进行对比，看是否正常。

结论：本文以张花项目缆索吊施工工艺为基础，对整个缆索吊装系统从安装，荷载试验，到拆除进行了分析总结，提出了各阶段可能存在的问题和相应的改进方法。供类似项目参考借鉴，供同行学习交流。

参考文献：

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[2] 冉茂学，许红胜.山区大跨径悬索桥施工缆索吊的设计要点[J].中外公路，2009，29（4）